Обзор копировально-фрезерных станков

Основные операции, выполняемые на станках

Копировально-фрезерные станки производят фрезеровку металлической заготовки, считывая заданную форму с эталонной детали при помощи копировального инструмента. Фрезеровальное устройство позволяет фрезеровать поверхность заготовки. Для копира используют деталь-эталон, на основании которой устройство копирует контуры на заготовку.

Копировально-фрезерное оборудование используется для следующих операций:

• создание орнаментов, фигурных надписей, узоров и контуров;
• фрезерование по контуру;
• гравировка поверхности.

Оборудование промышленной группы имеет более широкие возможности и используется для создания сложных фигур и узоров на любых плоскостях.

Как выбрать копировально-фрезерный станок?

Перед тем как купить копировально-фрезерное устройство необходимо определить перечень необходимых операций. Далее определяются оптимальные технические характеристики, а также конструктивные особенности.

В случае если станок будет использовать не часто, то необязательно выбирать дорогое брендовое оборудование. Большинство бюджетных моделей обладают необходимым количеством функций. При этом не требуют больших вложений при покупке, а также недорогие в обслуживании и эксплуатации.

Также необходимо обратить внимание на комплектацию и конструктивные особенности. От этого зависит, полноценно ли будет использоваться устройство. Современные модели «из коробки» укомплектованы необходимыми узлами и приспособлениями, которые делают оборудование копировально-фрезерной группы многофункциональным.

Часто производители ограничивают возможности оборудования, не устанавливая необходимые узлы и элементы. При этом перед покупкой следует убедиться возможно ли докупить необходимы узлы у того же производителя. Использование неоригинальных деталей, узлов или устройств может привести к нарушению работы всего станка, а также к возникновению аварийных ситуаций.

Множество конструкций копировально-фрезерных станков

Сегодня производителями станков разработано множество типов копировально­фрезерных станков, которые различаются технологической схемой и степенью механизации процесса фрезерования и в которых управление взаимным перемещением заготовки и обрабатывающего инструмента может выполняться разными способами.

Существуют станки с перемещением заготовки относительно неподвижного вращающегося инструмента, с перемещением инструмента относительно неподвижной заготовки и станки, в которых перемещаются и заготовка, и инструмент. Управление перемещениями может осуществляться механическим способом, посредством копира или с использованием электронных систем ЧПУ.

К основным видам станков, используемых на предприятиях, относятся: фрезерные вертикальные с нижним расположением шпинделя; фрезерные вертикальные с верхним расположением шпинделя; фрезерные с верхним расположением шпинделя и подвижным столом; фрезерные двухсторонние с подвижной кареткой; фрезерные с карусельным столом; фрезерные вертикальные с неподвижным столом и подвижными верхними шпинделями; обрабатывающие центры; объемно­копировальные станки.

На большинстве из этих станков за один проход можно обрабатывать только продольный профиль по кромке плоских заготовок, а на некоторых типах такого оборудования можно выполнять двухстороннюю обработку по кромкам. Конструкция отдельных фрезерно­копировальных станков позволяет за один установ выполнять еще и шлифование обработанного продольного профиля.

Обрабатывающие центры

Под обрабатывающим центром понимается станок, в котором автоматически, по инструкциям заранее разработанной управляющей программы, за один установ заготовки без какой­либо промежуточной переналадки с целью достижения максимальной готовности детали осуществляются различные технологические операции по ее обработке.

Например, пиление, плоское и продольное фрезерование по контуру, фрезерование шипов, пазов и отверстий сложной формы, сверление сквозных и глухих отверстий по пласти и кромке, шлифование, облицовывание кромок с полной последующей обработкой. Для этого на суппорте или портале обрабатывающего центра монтируются рабочие головки с инструментом различного назначения.

Для обработки щитовых заготовок множество зарубежных компаний производят обрабатывающие центры с горизонтальным, вертикальным или поворотными столами, оснащенные суппортами, которые обеспечивают почти все виды обработки. Конструкция таких центров хорошо известна (рис. 4).

За последние пятнадцать лет они были модернизированы для обработки брусковых деталей: изменена конструкция захватов заготовок на рабочем столе, усовершенствованы система ЧПУ и конструкция основного фрезерного суппорта, что позволило осуществлять на них обработку брусковых и объемных деталей с перемещением обрабатывающего инструмента одновременно в пяти пространственных координатах из шести возможных.

Отдельное место занимают обрабатывающие центры, специально предназначенные для обработки брусковых деталей сложной формы (обычно для стульев и кресел), включая формирование в них шипов, пазов, отверстий и т. д. Такое оборудование выпускается только тремя итальянскими фирмами: P. Bacci, R.

Популярные категории в москве

Да кстати, на портале ProСтанки выбор предложений по копировально-фрезерному станку почти как на Авито и TIU

Применение копировально-фрезерных станков

Копировально-фрезерные станки предназначены для выполнения копировальных работ в объеме и на плоскости. Применяются при работах с использованием объемных моделей и соответствующих копиров, для гравирования разных фасонных профилей, узоров, орнаментов и надписей. Главное преимущества оборудования заключается в изготовлении сложных узоров.

Станки способны обрабатывать сталь, чугун, цветные металлы. Для обработки используются быстрорежущие и твердосплавные инструменты при крупно- и мелкосерийном производстве. На копировально-фрезерных станках изготовляют гребневые винты судов, лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, рабочие колеса гидротурбин, вырубные и ковочные штампы, прессовые и литейные формы, штампы, пресс-формы, металлические модели и заготовки.

Также агрегаты используют для сверления отверстий под рукоятки, замки, шпингалеты, металлические петли. Кроме того, можно изготавливать рамки для зеркал и каналов на пластиковых и алюминиевых профилях.

Копировально-фрезерный станок используется для фрезерования криволинейных деталей. Использование шаблонов исключает влияние человеческого фактора. При этом все готовые изделия имеют одинаковую форму и параметры.

Для точного повторения детали на копировально-фрезерный станок устанавливают пантограф. Его функция заключается точной передаче движения копирующей головки вдоль профиля режущего устройства. Использование данного элемента позволяет с высокой точностью изготавливать несколько идентичных деталей, которые будут такими же, как исходный образец.

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

Станки копировального типа комплектуются оборудованием разного вида. Этот параметр позволяет выделить следующие группы приспособлений:

• Фотокопировальные разновидности.
• Станки, у которых подача осуществляется за счёт гидравлики или электрики, механики.
• Разновидности с одним, несколькими шпинделями. Оснащаются специальными поворотными столами, с формой прямоугольника или круга.
• При использовании копира. При закреплении последнего используется поворотная рейка. Она сама перемещается по плоскости в вертикали.
• С добавлением пантографов. Помогает обрабатывать детали в 2-3 измерениях одновременно. Многие выбирают модель Декель ГК 21.

Допустимо самостоятельное создание мастерами станков, относящихся к одной из групп, описанных выше. Остаётся только подыскать чертежи вместе с необходимыми комплектующими.

Следующие категории выделяются в зависимости от степени автоматизации:

1. Оборудование в стационаре, на полном автомате. В комплекте – пружины, играющие роль пневматики, с головкой трёхшпиндельного типа. Одновременно рассверливает отверстия тройного типа.
2. Стационарные автоматы, когда за фиксацию отвечает пневматика, представленная пружинами.
3. Ручные или настольные, с использованием механического способа фиксации.

Станки объемно-копировальные

Несмотря на широкое распространение копировальных станков с системой ЧПУ, продолжается выпуск оборудования с механическими копирами, правда, немногими фирмами.

Так, итальянская компания Bacci продолжает производство объемно­копировальных станков мод. T4M­O и мод. T4M­O 250, предназначенных для фрезерования и шлифования деталей сложной объемной формы типа ножек «кабриоль». Основа их конструкции была разработана еще в 1960­х годах и предназначалась тогда преимущественно для производства деревянных обувных колодок.

Согласно принципу работы таких станков, массивный металлический копир вращается синхронно со шпинделями, в которых закреплены заготовки. Постоянно обкатывающий его копирующий ролик заставляет отклоняться шпиндели с фрезами или шлифовальными инструментами, что обеспечивает точное повторение формы этого копира на заготовках. Часть шпинделей станка могут вращаться в другую сторону, что позволяет одновременно получать «правые» и «левые» детали.

По такому же принципу работают и станки итальянской компании Andreoni, основное отличие конструкции которых состоит в том, что шпиндели расположены не вертикально один над другим, а горизонтально. Обработка выполняется концевыми фрезами, установленными непосредственно на валах электродвигателей, которые закреплены на качающейся раме, перемещаемой вручную в трех координатах.

Существуют и фрезерно­копироваль­ные станки других конструкций. Однако в последние десятилетия в связи с широким распространением оборудования с ЧПУ и совершенствованием его программного обеспечения производство станков с механическим копированием заметно сократилось.

Несмотря на высокую номинальную стоимость копировального оборудования с ЧПУ его достоинства несомненны: оно обеспечивает высокую точность обработки, уменьшение трудозатрат, снижение себестоимости изготовления деталей непрямоугольной формы, большую гибкость производства и сокращение сроков выполнения единичных заказов.

Константин ПЕТРОВ,компания «МедиаТехнологии»,по заказу журнала «ЛесПромИнформ»

Станки фрезерные вертикальные с верхним расположением шпинделя

Станки этого типа появились на рубеже XIX и XX веков как развитие (следующее поколение) вертикальных сверлильных. В их конструкцию входят: станина коробчатой формы со столом и закрепленным в задней части станины хоботом, который выдвигается вперед, на направляющих хобота установлен шпиндель (рис. 2).

Шпиндель приводится во вращение клиноременной передачей, или инструмент устанавливается непосредственно на валу электродвигателя. Рабочий стол станка может оснащаться направляющей линейкой. В вырезе стола соосно с инструментом устанавливается обрезиненный приводной ролик, а в другом — продолговатом вырезе — неприводной, который при помощи педали постоянно прижимается к нему.

Копир с закрепленной на нем заготовкой помещается на стол станка таким образом, чтобы проходящая по его краю тонкая отбортовка располагалась между этими роликами. За счет сцепления подающего ролика с краем копира начинается движение подачи. Рабочий, нажимая педаль управления, по направляющим опускает шпиндель вниз, и установленный в нем инструмент в процессе движения заготовки вместе с копиром выполняет ее обработку.

Преимущество таких станков по сравнению со станками с нижним расположением шпинделя — в возможности фрезерования и по боковой кромке заготовки, и по ее пласти. Однако у подобного принципа фрезерования есть недостатки — необходимость изготовления копиров на каждую форму детали, трудность загрузки и выгрузки заготовок и весьма невысокая производительность станка.

Поэтому за последнее десятилетие количество представленных на рынке моделей подобного оборудования сократилось более чем втрое.

Станки фрезерные вертикальные с неподвижным столом и подвижными верхними шпинделями

У таких станков (рис. 3) сварная станина, всю верхнюю часть которой занимает стол с отверстиями, соединенными с вакуумной системой закрепления заготовок. По бокам стола расположены направляющие с установленным на них порталом, по балке которого перемещаются вертикальные фрезерные суппорты.

Все их продольные и поперечные перемещения вдоль пространственных координат X и Y управляются системой ЧПУ станка. В зависимости от его конструкции эта система может одновременно управлять и вертикальным перемещением одного или нескольких суппортов, то есть действовать в трех координатах — X, Y и Z.

Станки предназначены для выполнения на пластях щитовых заготовок рельефов и художественной резьбы с последующей доработкой вручную. Это оборудование может использоваться также для фрезерования профиля кромок и выборки калевки, имитирующей рамочно­филенчатую конструкцию дверей мебели, на заготовках из MDF, предназначенных для облицовывания термопластичными пленкамив мембранных и вакуумных прессах.

Недорогие станки этого типа не оснащаются магазинами для смены инструмента. Обработка заготовок выполняется поочередно, суппортами, заранее оснащенными фрезами разного профиля.

Станки фрезерные вертикальные с нижним расположением шпинделя

В конструкцию станков этого типа входят: станина (литая, сварная или комбинированная), стол, вертикальный шпиндель, проходящий через вырез в середине рабочего стола, привод вращения шпинделя и направляющая линейка (рис. 1). Некоторые станки снабжаются кареткой с установленной на ней линейкой, которая расположена перпендикулярно направлению движения.

Для обработки по копиру заготовка крепится винтовыми или эксцентриковыми зажимами, а в нижней части шпинделя, под фрезой, устанавливается свободно вращающееся кольцо с шарикоподшипником, служащее упором для копира при фрезеровании. В процессе обработки копир с заготовкой боковой кромкой постоянно опирается на это кольцо и с помощью ручного управления проводится мимо фрезы, формирующей на поверхности заготовки заданный профиль.

Для механизации подачи под копировальным кольцом устанавливается цепная звездочка с отдельным приводом вращения, а под копиром, строго параллельно ему, крепится пластинчато­роликовая цепь, входящая в зацепление со звездочкой. При вращении звездочки копир с заготовкой перемещается вдоль фрезы, сохраняя постоянный контакт с упорным кольцом.

Первые станки подобного типа были разработаны еще в середине XIX века. Использование их в качестве копировальных сопряжено с необходимостью изготовления довольно дорогих копиров­шаблонов (цулаг) для каждого отдельного профиля, что оправдано только при серийном производстве.

При обработке деталей требуются большие затраты ручного труда, а освобождение готовой детали и установка новой заготовки занимают довольно много времени. Если такой станок приобретается для работы с копиром, то у него должен быть максимально большой рабочий стол, а для обработки большеформатных деталей станок должен снабжаться дополнительными столами.

Станки фрезерные двухсторонние с подвижной кареткой

У станков такого типа протяженная станина, по направляющим которой возвратно­поступательно перемещается каретка с установленными на ней копирами и устройствами для закрепления заготовок. Справа и слева от каретки на поперечных направляющих находятся фрезерные и шлифовальные агрегаты со шпинделями, оснащенными свободно вращающимися копирными кольцами, которые входят в контакт с боковой поверхностью копиров.

Во время работы станка заготовка закрепляется на каретке, при движении которой размещенные на ней копиры воздействуют на копирные кольца шпинделей и как бы раздвигают обрабатывающие агрегаты, которые своими фрезами повторяют на заготовке форму копиров.

С каждой стороны станка может быть установлено большое количество фрезерных и шлифовальных агрегатов, которое зависит только от длины направляющих каретки. При этом копиры могут размещаться один над другим так, что каждый из них будет управлять только одним агрегатом, который обрабатывает свою зону по длине заготовки с определенным профилем поперечного сечения, например, плоским, полукруглым или наклоненным.

Компании — производители таких станков разработали модели, не требующие изготовления копиров, в которых необходимый продольный профиль детали получается за счет регулирования системой ЧПУ скоростей совместного перемещения обрабатывающих агрегатов и каретки с заготовкой. Такие станки предназначены для обработки брусковых деталей и широко применяются в производстве стульев и кресел.

Станки фрезерные с верхним расположением шпинделя и подвижным столом

Эти станки появились в самом конце 1970­х годов как развитие фрезерных вертикальных станков с верхним расположением шпинделя. Их отличие от предыдущего поколения станков — в использовании стола для закрепления заготовок, который перемещается в двух направлениях (по координатам X и Y) в соответствии с командами ЧПУ.

Такая конструкция позволила полностью отказаться от использования цулаг. Заготовки крепились на столе эксцентриковыми зажимами. Подобные станки некоторых моделей иногда оснащались несколькими шпинделями, расположенными звездообразно. Ввиду, довольно невысокой стоимости этого оборудования сегодня его использование особенно эффективно для обработки щитовых дверных полотен — выборки в них проемов и фрезерования по пласти калевки, имитирующей рамочно­филенчатую конструкцию.

Развитие конструкции станков этого типа привело к созданию оснащенных трехкоординатной системой ЧПУ многошпиндельных станков,в которых над подвижным столом расположено до шести шпинделей. Пример такого оборудования — отечественный многоцелевой деревообрабатывающий станок с ЧПУ мод. ИРД6 Ф4, разработанный в конце 1980­х годов.

Оснащение подобных станков устройствами для автоматической замены инструмента на шпинделях и рядом дополнительных суппортов привело к созданию обрабатывающих центров.

Станки фрезерные с карусельным столом

Конструкция подобных станков включает станину в виде тумбы, наверху которой имеется приводной вращающийся стол в виде планшайбы с установленными по периметру копирами, базирующими и зажимными устройствами для заготовок.

Фрезерные и шлифовальные агрегаты располагаются на поворотных рычагах с вертикальной осью вращения, которые в зависимости от конструкции станка крепятся к станине или устанавливаются на балке, находящейся над столом.

Все шпиндели также постоянно контактируют с копирами посредством свободно вращающегося копирного кольца.

В ходе работы станка заготовки во время вращения стола вручную укладываются на копиры и обрабатываются. После полного оборота стола обработанная заготовка может быть снята или переложена на другую позицию, с копиром другой формы, например, для обработки ее второй стороны.

Из­за ограниченного диаметра стола эти станки предназначены для обработки заготовок длиной не более метра. Такое оборудование отличается высокой производительностью и используется преимущественно в производстве деталей стульев и кресел.

Технические характеристики

У каждой модели имеются свои конкретные цифры по параметрам. Следующие технические характеристики важны для моделей любого вида:

1. Вес.
2. Мощность электродвигателя и скорость его работы.
3. Вертикальный ход стола, по максимуму.
4. Поперечный ход стола.
5. Продольный ход стола.
6. Определение габаритов по рабочей поверхности стола.
7. Рабочая поверхность стола изделия, которое копируется.
8. Диаметр наибольшей окружности.
9. Масштаб копирования.

Станки оснащают дополнительными инструментами, способствующими созданию различных форм. Использование шаблонов упрощает работу.

Устройство станка

У станков главное назначение – фрезерование, плоскостного и объёмного типа. Основным рабочим инструментом становятся так называемые фрезы. Именно они отвечают за обработку контура, либо объёмной поверхности детали. Движения копира повторяются. Элементы различного типа образуют соединение между отслеживающими системами и органами выполнения операции:

1. Механические.
2. Пневматические.
3. Гидравлические.

Такие элементы формируют усилие, получаемое рабочим органом от копира.

Устройство работает с шаблонами – пространственными и контурными моделями в плоскости. Так же используются детали-эталоны, либо контурные чертежи. Фреза считывается:

• Фотографическими элементами.
• Щупами специального назначения.
• Роликовыми, пальцевыми механизмами.

Листы шаблонов изготавливаются с помощью алюминия и любых других металлов, дерева или пластика.

Обработка деталей, шаблонов происходит на рабочем станке, с вращением.

Использование следующих деталей начинает движение рабочего органа:

1. Муфтовый электромагнитный элемент.
2. Дифференциальная часть.
3. Соленоид.
4. Клапанная деталь золотникового типа.
5. Винтовая конструкция.

Реле – обязательные приспособления у копировальных устройств, ставятся на усиливающие части. Они могут быть нескольких видов: с электромагнитами, на гидравлике, электрооптического типа.

Скорость, с которой движется следящее устройство – параметр, определяющий качество готовой детали. Для готовых изделий можно добиваться следующих параметров:

• Точность профиля до 0,02 миллиметров.
• Шероховатость – №6.

Гидравлический цилиндр вместе с электрической цепью становятся основными элементами для исполнительной цепи у такого оборудования.

Копирование с заданным масштабом обеспечивается за счёт пантографа. У него так же есть конструкция из нескольких деталей:

1. Отдельная вращательная ось.
2. Инструментальный шпиндель.
3. Ось направляющего пальца.
4. Сам палец.

Одна рейка вмещает шпиндель вместе с направляющим пальцем. Соотношение плеч у рейки определяет масштаб копирования.

Рейка начинает двигаться, когда по шаблону перемещают палец. На следующем этапе осуществляется свободное осевое движение. У другой стороны рейки движения идентичные, при помощи станкового шпинделя. Последний понадобится при самостоятельном изготовлении инструментов. Функциональность устройства увеличивается.

Заключение

Для столярных и модельных мастерских копировальные станки подходят как нельзя лучше, поскольку они позволяют обрабатывать металл и дерево в одинаковой степени. Главное – чтобы поверхность была достаточно мягкая. Популярными стали модели, привезённые из Италии.

Достаточно 2-3 дневного обучения, чтобы приступить к работе с деталями любой сложности.